單軸旋轉式光纖慣導系統(tǒng)誤差調制技術及試驗研究.pdf

1、慣性導航系統(tǒng)利用慣性敏感元件（包括陀螺儀和加速度計）來測量載體相對慣性空間的角運動和線運動，再經(jīng)過積分等運算可實時得到載體的姿態(tài)、速度、位置等信息。慣性技術不僅可以建立載體的運動基準坐標系，還可以精確的測量運載體的各類運動參數(shù)（信息全面性），同時具有完全自主、高度隱蔽、信息實時與連續(xù)（數(shù)據(jù)頻率高）、不受時間與地域的限制等重要特性，使其在軍事應用領域一直備受關注。旋轉調制技術屬于系統(tǒng)誤差補償?shù)姆懂?，利用轉位機構周期性轉動，使慣性敏感元件誤

2、差調制成周期性振蕩的形式，使其在一個旋轉周期內相互抵消，從而達到誤差抑制的目的，可顯著提高使用精度。本文以自主研發(fā)的單軸旋轉式光纖慣導系統(tǒng)為背景，從理論和工程實現(xiàn)兩個方面對旋轉誤差調制技術進行研究。重點分析單軸旋轉式光纖慣導系統(tǒng)的誤差源對調制效果的影響，為進一步提高慣導系統(tǒng)的精度提供理論支持。利用單軸旋轉式光纖慣導系統(tǒng)原理樣機進行全面測試，并進行了試驗分析。
　　論文主要工作如下：
　　首先了介紹旋轉式慣導系統(tǒng)的常用坐標系及

3、坐標系之間的轉換關系，推導了旋轉式慣導系統(tǒng)的基本方程以及誤差傳播方程。
　　其次，給出了旋轉調制技術的基本原理，并提出了單軸四位置轉停方案，分析了靜基座下慣性敏感元件誤差的調制效果。由于載體的姿態(tài)運動是復雜的空間角運動和線運動的復合，同時分析了動基座下載體線運動和角運動對調制效果的影響，并且進行了仿真驗證。
　　從頻域的角度對系統(tǒng)的誤差方程進行分析，針對轉動角速率、轉動角加速度和轉停時間進行了轉位參數(shù)設計。在實際系統(tǒng)中，還存

4、在尺寸效應、鋸齒波速度誤差、測角機構誤差等一些誤差因素，對這些誤差源和誤差效應對調制效果的影響進行了分析和補償，并針對數(shù)據(jù)不同步和輸出延時的問題展開研究，實現(xiàn)載體姿態(tài)角的實時輸出。
　　最后，利用實驗室自主研發(fā)的光纖陀螺慣導系統(tǒng)以及單軸調制轉臺，完成可用于基本功能測試和應用測試試驗的單軸旋轉式光纖慣導系統(tǒng)原理樣機。利用原理樣機進行全面性能測試，包括靜態(tài)測試、實驗室轉臺試驗、車載試驗、松花江系泊導航試驗和航行導航試驗，并進行了試驗分